[논문 리뷰] Accurate number densities and environments of massive ultracompact galaxies at 0.02 < z < 0.3

F. Buitrago, Ignacio Ferreras외 17명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 GAMA, KiDS, VIKING 설문조사를 사용하여 적색편이 범위 0.02 < z < 0.3 내에서 22개의 거대한 초박공성 은하(MUGs)를 특정하였다. MUGs는 다양한 질량의 환경에 분포되어 있지만, 더 높은 질량의 과밀 지역에서 상대적으로 더 높은 비율을 차지하고 있어 초기 유입을 시사하지만, 일부는 낮은 밀도 지역에 위치하고 있어, 밀도 높은 군집에 있지 않음에도 불구하고 낮은 병합 역사와 관련된 다른 경로가 존재할 수 있음을 나타낸다.

ABSTRACT

Massive Ultracompact Galaxies (MUGs) are common at z=2-3, but very rare in the nearby Universe. Simulations predict that the few surviving MUGs should reside in galaxy clusters, whose large relative velocities prevent them from merging, thus maintaining their original properties (namely stellar populations, masses, sizes and dynamical state). We take advantage of the high-completeness, large-area spectroscopic GAMA survey, complementing it with deeper imaging from the KiDS and VIKING surveys. We find a set of 22 bona-fide MUGs, defined as having high stellar mass (>8x10^10 M_Sun) and compact size (R_e ~ 10^10 M_Sun Kpc^-2). Interestingly, a large fraction feature close companions -- at least in projection -- suggesting that many (but not all) live in the central regions of groups. Halo masses show these galaxies inhabit average-mass groups. As MUGs are found to be almost equally distributed among environments of different masses, their relative fraction is higher in more massive overdensities, matching the expectations that some of these galaxies fell in these regions at early times. However, there must be another channel leading some of these galaxies to an abnormally low merger history because our sample shows a number of objects that do not inhabit particularly dense environments. (abridged)

연구 동기 및 목표

• 지역 우주(z < 0.3)에서 거대한 초박공성 은하(MUGs)의 수 밀도와 환경 분포를 규명하는 것.
• 모의 실험에서 예측한 바와 같이, 생존한 MUGs가 융합을 방지하기 위해 은하 군집과 같은 높은 밀도 환경에 위치하는지 테스트하는 것.
• MUGs가 고과밀 지역에 선호적으로 분포하는지 조사하여, 거대한 헬로의 조기 유입을 시사하는지 평가하는 것.
• 일부 MUGs가 높은 밀도 환경을 피하고 있음을 확인하여, 그들의 낮은 병합 역사에 대한 다른 메커니즘이 존재하는지 평가하는 것.

제안 방법

• 적색편이 및 별질량 측정을 위해 고완전도·대면적 스펙트로스코픽 GAMA 설문조사를 활용하였다.
• KiDS 및 VIKING 설문조사를 통한 깊은 이미징 데이터를 결합하여 효율 반경과 밀도를 측정하였다.
• 별질량 >8×10¹⁰ M☉ 이고 효율 반경 R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻² 인 천체를 MUGs로 정의하였다.
• 은하 군집 카탈로그에서 유도된 헬로 질량 추정치를 사용하여 대규모 환경을 매핑하였다.
• 군집 중심 및 투영상의 동반 천체에 대한 MUGs의 공간 분포를 분석하였다.
• 다양한 헬로 질량 밴드에서 MUGs 비율의 환경 의존성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지역 우주(z < 0.3)에서 거대한 초박공성 은하의 수 밀도는 얼마인가?
• RQ2 MUGs는 주로 군집, 군집, 또는 필드 지역 중 어떤 환경에 분포하는가?
• RQ3 더 높은 질량의 헬로에서 MUGs의 상대적 비율이 증가하는가? 이는 조기 유입 시나리오를 지지하는가?
• RQ4 왜 일부 MUGs는 융합을 방지하기 위해 높은 밀도 환경이 필요하다는 예측에도 불구하고 낮은 밀도 환경에 위치하고 있는가?
• RQ5 고과밀 지역에 있지 않은 MUGs의 낮은 병합 역사에 대한 메커니즘은 무엇일 수 있는가?

주요 결과

• 이 연구는 적색편이 범위 0.02 < z < 0.3 내에서 별질량 >8×10¹⁰ M☉ 과 밀도 높은 크기(R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻²)를 가진 22개의 확실한 거대한 초박공성 은하(MUGs)를 특정하였다.
• MUGs의 상당수는 투영상에서 가까운 동반 천체를 보이며, 일반적으로 은하 군집의 중심부에 위치하고 있음을 시사한다.
• 헬로 질량 추정치는 MUGs가 주로 높은 질량 군집에만 있는 것이 아니라 평균 질량 군집에도 존재하고 있음을 보여준다.
• MUGs의 분포는 다양한 질량 환경에서 거의 균일하지만, 더 높은 질량 과밀 지역에서 상대적으로 더 높은 비율을 차지하고 있어, 높은 밀도 지역으로의 조기 유입과 일치한다.
• 이러한 경향에도 불구하고 일부 MUGs는 낮은 밀도 환경에 위치하고 있어, 군집에 갇혀 있지 않더라도 낮은 병합 역사에 도달할 수 있는 다른 경로가 존재할 수 있음을 시사한다.